靜壓箱高度對夾套式冷庫溫度分步影響的實驗研究

梁宇++劉澤勤

摘要：指出了夾套式冷庫與普通單層冷庫相比，依靠孔板吊頂在冷庫頂部與套筒壁頂板形成靜壓箱的方式進行送風，具有送風風速小、貯藏果蔬干耗低等優勢，但冷庫內溫度的分布情況易受到靜壓箱高度變化的影響。采用實驗研究的方法，調節冷庫內的可升降式吊頂孔板實現靜壓箱高度的不斷變化，并對夾套式冷庫內的溫度分步進行了實驗分析。結果表明：①在測點高度為1500 mm處，隨著靜壓箱高度的不斷增加，測點平面的溫度梯度越來越小，庫內流體溫度分布越來越均勻。靠近庫體壁面測點的溫度相對中間測點溫度較高。在靜壓箱高度達到250 mm時，測點平面的分度分布達較好。②在測點高度為300 mm處，隨著靜壓箱高度的不斷增加，測點平面的溫度梯度逐漸增大，靠近庫體壁面測點的溫度相對中間測點溫度較低。在靜壓箱高度達到250 mm時，測點平面的分度分布較好。

關鍵詞：靜壓箱；夾套式冷庫；溫度分布

中圖分類號：TB6

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10023403

1 引言

隨著我國步入“十三五”這一新的發展時期，經濟體制改革的不斷深入，居民生活和物質消費水平的不斷提高，城鄉居民生鮮果蔬等食品消費上的開銷不斷增加，冷庫的發展體現了一個國家食品產業的發展水平、科技力量乃至綜合國力等，中國冷庫建設的水平和數量從 20世紀 90 年代起有了實質性的飛躍[1，2]。然而，中國大陸的冷庫建設較國外發達國家還存在諸如冷庫設計以經驗為主、制冷設備自動化程度低、管理粗放等問題，具體表現為冷庫內氣流、溫度分布不均、設備運行能耗高且存在安全隱患等，而這些因素在加大冷庫運行能耗的同時又影響了冷庫內凍藏品的質量[3]。

夾套式冷藏庫與普通冷藏庫相比，其優勢在于夾套庫庫內流場分布均勻、單點溫度波動較小、穩態冷藏過程中庫內整體空間溫差較小、庫內平均風速較低[4]。夾套庫空庫時溫度波動能夠控制在±0.5℃以內，滿庫時溫度波動控制在±0.3℃；而普通冷藏庫空庫時溫度波動在±2℃左右，滿庫時溫度波動在±1.5℃左右，并且普通冷藏庫庫內風速較大，增加了貯藏果蔬的干耗[5]。夾套式冷庫的送風原理如圖1所示。

夾套式冷庫采用孔板頂送風[6]，回風采用四面側下回風方式，孔板吊頂在冷庫頂部與夾套壁頂板形成穩靜壓箱，冷風在自然重力以及壁面反彈力的作用下被送入靜壓箱內。在靜壓箱內，冷空氣動壓逐漸被轉換為靜壓，在靜壓以及自身重力的作用下[7]，冷空氣垂直進入冷庫貨物貯藏區，升溫后的流體從側下方或底部回風口進入夾套層并沿夾套上升，最終通過回風口回到空氣處理段，形成一個完整的送、回風過程。在夾套結構、靜壓箱送風方式的雙重作用下，庫體內氣流呈現均勻流動軌跡，實現一種高精度、低波動的冷庫貯藏方式。

靜壓箱高度的變化直接影響到冷庫射流在出口處動壓和靜壓的轉換過程，會影響到整個庫體內部氣流的射流速度變化和庫內氣體溫度的均勻程度[8]。該實驗旨在研究在不同的靜壓箱高度下，采用一定送風溫度、送風風速時，夾套庫庫內不同高度截面的溫度分布變化，從而探究夾套庫內流體的均勻性變化趨勢和規律。

2 實驗內容

筆者利用冷凍冷藏技術教育部工程研究中心內搭建的夾套式冷庫進行實驗研究，冷庫尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×2300 mm（高）。制冷系統采用低溫制冷機組作為冷源，60%乙二醇水溶液作為載冷劑，通過組合式冷風柜向庫體內部送入冷風。庫體頂棚的送風孔板與庫頂形成靜壓箱，吊頂采用滑輪裝置固定并可進行升降調節，使靜壓箱高度在50～300 mm范圍內變動。夾套式冷庫如圖2所示，可升降式孔板如圖3所示。

3 實驗結果分析

實驗通過升降吊頂孔板，實現靜壓箱高度的變化，采用橫河無紙記錄儀和銅-康銅熱電偶對上述工況選取的測點的溫度進行記錄，得出的實驗結果如圖5所示。

圖5為不同靜壓箱高度下，庫內1500 mm高度處相互間距為300 mm的7個測點的溫度分布曲線。由圖可知，隨著靜壓箱高度的不斷增加，各個測點的溫度在不斷升高，靠近庫體壁面的測點溫度要高于中心測點的溫度。在靜壓箱高度為50 mm時中心測點溫度為0.02℃，在靜壓箱高度為250 mm時，庫內中心測點溫度為0.2℃，溫升較小。逐漸減小。

圖6為不同靜壓箱高度下，庫內300 mm高度處相互間距為300 mm的7個測點的溫度分布曲線。由圖6可知，隨著靜壓箱高度的不斷增加，各個測點的溫度在不斷升高，靠近庫體壁面的測點溫度要低于中心測點的溫度。在靜壓箱高度為50 mm時中心測點溫度為0.16℃，在靜壓箱高度為250 mm時，庫內中心測點溫度為0.23℃，溫升相對較小。

4 結論

通過對以上兩種高度上，不同靜壓箱高度下測點的溫度分布進行分析，可以得出如下結論。

（1）在測點高度為1500 mm處，由于測點平面距送風口的距離較近，隨著靜壓箱高度的不斷增大，送風射流的動壓在靜壓箱內逐漸轉化為靜壓，導致中間測點和

靠近庫體壁面的測點溫度逐漸升高；隨著靜壓箱高度的不斷增加，測點平面的溫度梯度越來越小，庫內流體溫度分布越來越均勻。靠近庫體壁面溫度的測點由于遠離送風口，所以溫度相對中間測點溫度較高。在靜壓箱高度達到250 mm時，測點平面的分度分布達到最佳，說明此時夾套式冷庫的溫度均勻程度較好。

（2）在測點高度為300 mm處，由于測點平面距回風口的距離較近，隨著靜壓箱高度的不斷增大，送風射流的動壓在靜壓箱內充分轉化為靜壓，導致中間測點和靠近庫體壁面的測點溫度逐漸升高；隨著靜壓箱高度的不斷增加，測點平面的溫度梯度逐漸增大，靠近庫體壁面溫度的測點由于靠近回風口，所以溫度相對中間測點溫度較低，庫內流體溫度較為均勻。在靜壓箱高度達到250 mm時，測點平面的分度分布達到最佳，說明此時夾套式冷庫的溫度均勻程度較好。

參考文獻：

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